工业机器人安全防护技术综述

刘顺当

摘要：业机器人是运用在工业生产中的一种可通过技术人员手动操控或系统智能操控的一种机械手，他可以通过系统设置自由活动完成系统下达的指令。并能凭借自身的能源和控制力实施产品的创造和制造。在智能制造生产线中，需要提前编辑好程序，根据提前下达的指令行驶生产。本文对工业机器人安全防护技术进行分析，以供参考。

关键词：工业机器人;安全防护;技术

引言

虽然目前我国已经发展成为一个制造技术大国，但对于制造业的技术仍然需要不断加强，只有这样才能够真正地发展成为一个制造技术强国。转型的这条发展道路上，信息技术基础配套设施的体系建设一定是需要不断加强的，而对于中国工业机器人来说，其中所包含的就是未来中国制造业的技术核心之一，同时在未来中国智能装备制造这个领域当中它也会一直担任着重要的主导角色。

1工业机器人的应用优势

在我国制造机械行业中，工业工程机器人的主要应用技术优势主要分别体现在自动化、安全化、高效率三个方面。从安全的技术角度进行分析，工业安全机器人的结构设计更加精密，且同时具有完善的安全故障检测预警处理机制。将其广泛应用推广到设备制造生产过程中，将利于能够有效率地降低设备故障率，预防造成人员伤亡。从工业制造线的效率提高方面可以分析，与传统手工操作机器相比，工业制造机器人的制造动作重复频率相对更高，因此，生产线的效率同样相对较高。

2工业机器人的特点

工业机器人具有较高的智能制造水平，可以根据自身的能源完成系统或人工操控下达的指令和动作。在工业生产线中，很多复杂的环境人工操作起来非常的麻烦，但是应用工业机器人处理就能很好的解决此类问题。它对于复杂的环境复杂的动作都有很好的应对性。工作人员只需提前编写程序或者手动操控既可以完成工作。工业机器人在使用时间上更为持久，工作时间更多，对于相关工作可以做到更加准确无误。在保证日常维护和维修对情况下，工业机器人可以全天不停歇对进行工作。这极大对提高来工作效率，提高来生产量。

3工业机器人安全试验

3.1配线设计

《机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件》对于工业机器人电柜外配线、电气设备的布线、电柜内配线和导线的标记等有相关技术要求。结合标准要求和试验实践总结，在机器人配线设计时需要考虑以下操作要点：（1）确保线路特别是保护连接电路连接的牢固性，避免出现松脱现象，引发安全检测问题;（2）采用色标方式进行保护导线标记时，要确保色标是绝对专用，且在导线全长上以黄/绿双色组合进行标记;（3）选择的接线端子要与导线截面积和类别相匹配;（4）一个端子对应允许连接一根保护导线，基于特殊用途专门设计的端子才允许进行多根导线的连接;（5）接线座的端子需要进行清晰标记，方便与电路图进行对应;（6）遵循技术文件要求对每根导线的端部进行标记。

3.2无驱动源运动

《工业环境用机器人安全要求第1部分：机器人》進行机器人设计时需要确保各轴在异常紧急环境下无须驱动源就能运动，同时无驱动源运动的操作装置符合易于接近、有操作说明、贴警告标志和防止意外操作等要求。

4工业机器人安全防护技术

4.1机器人操作的安全防护

机器人操作安全事故一般是工作人员近距离编程、调试、测试、故障排查时因操作失误引起。针对该类安全事故，常用的防护手段包括在软件层面限制机器人运动参数、三段式安全开关、安全等级权限管理、自碰撞检测算法、参数合法性检查算法等。根据机器人的工况和应用场景，利用软件限制机器人运动空间、功率、关节速度、关节扭矩、TCP速度、TCP力矩、动量等，以实现机器人安全运行。如设定机器人的允许工作空间来约束机器人运动范围，当操作人员编程失误或操作不当而发出错误指令时，机器人控制器可依据空间限制参数提前报警或停止运行。而设置机器人的允许功率、速度、扭矩、动量等参数，能够将机器人限定在相对安全的状态下，减少因操作不当造成机器人对外界的损害。安全等级权限管理指根据操作内容的安全级别和专业程度设定不同的操作权限。如普通用户权限仅能使用机器人基础功能，工程权限可编写、调试程序等，管理员权限则可最大限度操控机器人功能及系统参数。

4.2物理安全护栏

物理护栏是目前预防人机干涉碰撞的主流手段。根据现场实际情况，结合机器人运动轨迹，划定机器人安全工作区域并安装围栏使之与外界隔离。物理护栏能够保护机器人，有效提升安全等级。护栏一般采用金属材料制造，具有成本低、安装简单等优势，但护栏本身需要占据一定的安装空间，且二次更改灵活性较差。

5未来发展趋势

为充分发挥机器人的效率和人类的智能，近年来人机协作逐渐成为工业机器人的发展新趋势。在很多机器人应用场景下，人们需要间歇或连续与机器人紧密合作，例如为机器人补料、更换程序和检查运行状态等。人机协作对于提高制造灵活性以适应高混合、小批量、多品种生产至关重要。而人机协作必然要求人类与机器人共处同一空间，此时可靠、灵活、智能的人机安全防护技术显得尤为重要。基于新的敏感表面技术的机器人触感系统具有接近、接触和压力测量能力。其表层为柔软的塑料或软胶材料且内层覆盖高密度传感器，可实现最大20cm的非接触式感应距离，具有高可靠性和鲁棒性的检测能力。该技术不仅可用于干涉物安全检测和报警，还能使机器人在变化的环境中实时调整其运动，以提高操作安全性、适应性以及与操作人员的紧密协作。

结束语

随着工业智能制造时代的到来，智能机械制造已经成为未来的一个必然发展趋势，同时随着工业机器人制造技术的不断发展，工业智能机器人在传统智能机械制造技术领域当中的运用也会越来越多，尤其是分子仿生学在工业机器人当中的广泛运用，能够彻底使工业机器人的手部动作更像一个人类，从而彻底完成了在传统智能制造技术领域当中需要人工智能完成的一系列制造作业。总而言之，未来几年工业智能机器人技术会逐渐成为我国制造业和生产线的一大主力军，在工业智能装备制造这个领域中也会成为重要的主导角色。

参考文献：

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